压力传感器的分类及应用原理7826.docx

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1、压力传感感器的分分类及应应用原理理教程来源源：网络络作者者：未知知点击击：288更新新时间：20009-22-166 100:111:300 压力力传感器器是工业业实践中中最为常常用的一一种传感感器，其其广泛应应用于各各种工业业自控环环境，涉涉及水利利水电、铁铁路交通通、智能能建筑、生生产自控控、航空空航天、军军工、石石化、油油井、电电力、船船舶、机机床、管管道等众众多行业业，下面面就简单单介绍一一些常用用传感器器原理及及其应用用 1、应应变片压压力传感感器原理理与应用用 力学学传感器器的种类类繁多，如如电阻应应变片压压力传感感器、半半导体应应变片压压力传感感器、压压阻式压压力传感感器、电电感

2、式压压力传感感器、电电容式压压力传感感器、谐谐振式压压力传感感器及电电容式加加速度传传感器等等。但应应用最为为广泛的的是压阻阻式压力力传感器器，它具具有极低低的价格格和较高高的精度度以及较较好的线线性特性性。下面面我们主主要介绍绍这类传传感器。 在了了解压阻阻式力传传感器时时，我们们首先认认识一下下电阻应应变片这这种元件件。电阻阻应变片片是一种种将被测测件上的的应变变变化转换换成为一一种电信信号的敏敏感器件件。它是是压阻式式应变传传感器的的主要组组成部分分之一。电电阻应变变片应用用最多的的是金属属电阻应应变片和和半导体体应变片片两种。金金属电阻阻应变片片又有丝丝状应变变片和金金属箔状状应变片片

3、两种。通通常是将将应变片片通过特特殊的粘粘和剂紧紧密的粘粘合在产产生力学学应变基基体上，当当基体受受力发生生应力变变化时，电电阻应变变片也一一起产生生形变，使使应变片片的阻值值发生改改变，从从而使加加在电阻阻上的电电压发生生变化。这这种应变变片在受受力时产产生的阻阻值变化化通常较较小，一一般这种种应变片片都组成成应变电电桥，并并通过后后续的仪仪表放大大器进行行放大，再再传输给给处理电电路（通通常是AA/D转转换和CCPU）显显示或执执行机构构。 金属电阻阻应变片片的内部部结构 如图图1所示示，是电电阻应变变片的结结构示意意图，它它由基体体材料、金金属应变变丝或应应变箔、绝绝缘保护护片和引引出线

4、等等部分组组成。根根据不同同的用途途，电阻阻应变片片的阻值值可以由由设计者者设计，但但电阻的的取值范范围应注注意：阻阻值太小小，所需需的驱动动电流太太大，同同时应变变片的发发热致使使本身的的温度过过高，不不同的环环境中使使用，使使应变片片的阻值值变化太太大，输输出零点点漂移明明显，调调零电路路过于复复杂。而而电阻太太大，阻阻抗太高高，抗外外界的电电磁干扰扰能力较较差。一一般均为为几十欧欧至几十十千欧左左右。 电阻阻应变片片的工作作原理 金属属电阻应应变片的的工作原原理是吸吸附在基基体材料料上应变变电阻随随机械形形变而产产生阻值值变化的的现象，俗俗称为电电阻应变变效应。金金属导体体的电阻阻值可用

5、用下式表表示： 式中：金金属导体体的电阻阻率（cmm2/mm） SS导导体的截截面积（ccm2） L导体的的长度（mm） 我们们以金属属丝应变变电阻为为例，当当金属丝丝受外力力作用时时，其长长度和截截面积都都会发生生变化，从从上式中中可很容容易看出出，其电电阻值即即会发生生改变，假假如金属属丝受外外力作用用而伸长长时，其其长度增增加，而而截面积积减少，电电阻值便便会增大大。当金金属丝受受外力作作用而压压缩时，长长度减小小而截面面增加，电电阻值则则会减小小。只要要测出加加在电阻阻的变化化（通常常是测量量电阻两两端的电电压），即即可获得得应变金金属丝的的应变情情 2、陶陶瓷压力力传感器器原理及及应

6、用 抗腐腐蚀的陶陶瓷压力力传感器器没有液液体的传传递，压压力直接接作用在在陶瓷膜膜片的前前表面，使使膜片产产生微小小的形变变，厚膜膜电阻印印刷在陶陶瓷膜片片的背面面，连接接成一个个惠斯通通电桥(闭桥)，由于于压敏电电阻的压压阻效应应，使电电桥产生生一个与与压力成成正比的的高度线线性、与与激励电电压也成成正比的的电压信信号，标标准的信信号根据据压力量量程的不不同标定定为2.0 / 3.0 / 3.3 mmV/VV等，可可以和应应变式传传感器相相兼容。通通过激光光标定，传传感器具具有很高高的温度度稳定性性和时间间稳定性性，传感感器自带带温度补补偿070，并可可以和绝绝大多数数介质直直接接触触。 陶

7、瓷瓷是一种种公认的的高弹性性、抗腐腐蚀、抗抗磨损、抗抗冲击和和振动的的材料。陶陶瓷的热热稳定特特性及它它的厚膜膜电阻可可以使它它的工作作温度范范围高达达-4001335，而且且具有测测量的高高精度、高高稳定性性。电气气绝缘程程度22kV，输输出信号号强，长长期稳定定性好。高高特性，低低价格的的陶瓷传传感器将将是压力力传感器器的发展展方向，在在欧美国国家有全全面替代代其它类类型传感感器的趋趋势，在在中国也也越来越越多的用用户使用用陶瓷传传感器替替代扩散散硅压力力传感器器。 3、扩扩散硅压压力传感感器原理理及应用用 工作作原理 被被测介质质的压力力直接作作用于传传感器的的膜片上上（不锈锈钢或陶陶瓷

8、），使使膜片产产生与介介质压力力成正比比的微位位移，使使传感器器的电阻阻值发生生变化，和和用电子子线路检检测这一一变化，并并转换输输出一个个对应于于这一压压力的标标准测量量信号。 4、蓝蓝宝石压压力传感感器原理理与应用用 利用用应变电电阻式工工作原理理，采用用硅-蓝蓝宝石作作为半导导体敏感感元件，具具有无与与伦比的的计量特特性。 蓝宝宝石系由由单晶体体绝缘体体元素组组成，不不会发生生滞后、疲疲劳和蠕蠕变现象象；蓝宝宝石比硅硅要坚固固，硬度度更高，不不怕形变变；蓝宝宝石有着着非常好好的弹性性和绝缘缘特性（110000 OCC以内），因因此，利利用硅-蓝宝石石制造的的半导体体敏感元元件，对对温度变

9、变化不敏敏感，即即使在高高温条件件下，也也有着很很好的工工作特性性；蓝宝宝石的抗抗辐射特特性极强强；另外外，硅-蓝宝石石半导体体敏感元元件，无无p-nn漂移，因因此，从从根本上上简化了了制造工工艺，提提高了重重复性，确确保了高高成品率率。 用硅硅-蓝宝宝石半导导体敏感感元件制制造的压压力传感感器和变变送器，可可在最恶恶劣的工工作条件件下正常常工作，并并且可靠靠性高、精精度好、温温度误差差极小、性性价比高高。 表压压压力传传感器和和变送器器由双膜膜片构成成：钛合合金测量量膜片和和钛合金金接收膜膜片。印印刷有异异质外延延性应变变灵敏电电桥电路路的蓝宝宝石薄片片，被焊焊接在钛钛合金测测量膜片片上。被

10、被测压力力传送到到接收膜膜片上（接接收膜片片与测量量膜片之之间用拉拉杆坚固固的连接接在一起起）。在在压力的的作用下下，钛合合金接收收膜片产产生形变变，该形形变被硅硅-蓝宝宝石敏感感元件感感知后，其其电桥输输出会发发生变化化，变化化的幅度度与被测测压力成成正比。 传感感器的电电路能够够保证应应变电桥桥电路的的供电，并并将应变变电桥的的失衡信信号转换换为统一一的电信信号输出出（0-5，44-200mA或或0-55V）。在在绝压压压力传感感器和变变送器中中，蓝宝宝石薄片片，与陶陶瓷基极极玻璃焊焊料连接接在一起起，起到到了弹性性元件的的作用，将将被测压压力转换换为应变变片形变变，从而而达到压压力测量量

11、的目的的。 5、压压电压力力传感器器原理与与应用压电电传感器器中主要要使用的的压电材材料包括括有石英英、酒石石酸钾钠钠和磷酸酸二氢胺胺。其中中石英（二二氧化硅硅）是一一种天然然晶体，压压电效应应就是在在这种晶晶体中发发现的，在在一定的的温度范范围之内内，压电电性质一一直存在在，但温温度超过过这个范范围之后后，压电电性质完完全消失失（这个个高温就就是所谓谓的“居居里点”）。由由于随着着应力的的变化电电场变化化微小（也也就说压压电系数数比较低低），所所以石英英逐渐被被其他的的压电晶晶体所替替代。而而酒石酸酸钾钠具具有很大大的压电电灵敏度度和压电电系数，但但是它只只能在室室温和湿湿度比较较低的环环境

12、下才才能够应应用。磷磷酸二氢氢胺属于于人造晶晶体，能能够承受受高温和和相当高高的湿度度，所以以已经得得到了广广泛的应应用。 现现在压电电效应也也应用在在多晶体体上，比比如现在在的压电电陶瓷，包包括钛酸酸钡压电电陶瓷、PPZT、铌铌酸盐系系压电陶陶瓷、铌铌镁酸铅铅压电陶陶瓷等等等。 压电电效应是是压电传传感器的的主要工工作原理理，压电电传感器器不能用用于静态态测量，因因为经过过外力作作用后的的电荷，只只有在回回路具有有无限大大的输入入阻抗时时才得到到保存。实实际的情情况不是是这样的的，所以以这决定定了压电电传感器器只能够够测量动动态的应应力。 压压电传感感器主要要应用在在加速度度、压力力和力等等

13、的测量量中。压压电式加加速度传传感器是是一种常常用的加加速度计计。它具具有结构构简单、体体积小、重重量轻、使使用寿命命长等优优异的特特点。压压电式加加速度传传感器在在飞机、汽汽车、船船舶、桥桥梁和建建筑的振振动和冲冲击测量量中已经经得到了了广泛的的应用，特特别是航航空和宇宇航领域域中更有有它的特特殊地位位。压电电式传感感器也可可以用来来测量发发动机内内部燃烧烧压力的的测量与与真空度度的测量量。也可可以用于于军事工工业，例例如用它它来测量量枪炮子子弹在膛膛中击发发的一瞬瞬间的膛膛压的变变化和炮炮口的冲冲击波压压力。它它既可以以用来测测量大的的压力，也也可以用用来测量量微小的的压力。 压电电式传感

14、感器也广广泛应用用在生物物医学测测量中，比比如说心心室导管管式微音音器就是是由压电电传感器器制成的的，因为为测量动动态压力力是如此此普遍，所所以压电电传感器器的应用用就非常常广泛。传感器前景看好 新兴应用众多领域教程来源：工控作者：未知点击：141更新时间：2009-1-7 8:04:42 在科学发展观的指导下以及我国走新型工业化迫切要求下，工业信息化、自动化前进的步伐进一步加快。新兴控制技术和传感器技术更是为我国工业的改革、转型增添了一对腾飞的翅膀。在微处理器和传感器变得越来越便宜的今天，全自动或半自动（通过人工指令进行高层次操作，自动处理低层次操作）系统可以包含更多智能性功能，能从其环境中

15、获得并处理更多不同的参数。尤其是MEMS（微型机电系统）技术，它使数字传感器的体积非常微小并且能耗与成本也很低。以纳米碳管或其它纳米材料制成的纳米传感器同样具有巨大的潜力。市场分析机构NanoMarketsLC估计在2008年，纳米传感器在全球的市场将达到二百八十万美金，到2012年会增至一千七百二十万美金。“灵敏传感器”（smartsensor）或“数字传感器”（digitalsensor）指的是高级传感器，它包括调节和处理信号的电路及一个网络通讯的界面。它们通常以模块（modules）形式制成，包含一个传感器、DSP（数字信号处理器）、一个DSC（数字信号控制器）或一个ASIC（特定用途集

16、成电路）；另外也有以系统封装（SysteminPackage）或系统芯片（SystemonChip）的方式制成。在微处理器和传感器变得越来越便宜的今天，全自动或半自动（通过人工指令进行高层次操作，自动处理低层次操作）系统可以包含更多智能性功能，能从其环境中获得并处理更多不同的参数。尤其是MEMS（微型机电系统）技术，它使数字传感器的体积非常微小并且能耗与成本也很低。以纳米碳管或其它纳米材料制成的纳米传感器同样具有巨大的潜力。市场分析机构NanoMarketsLC估计在2008年，纳米传感器在全球的市场将达到二百八十万美金，到2012年会增至一千七百二十万美金。 即使在萌芽阶段，人们仍然认为在不

17、久的将来数字传感器对电子市场具有重要的推动作用。制作数字传感器的接口以及支持用于数字传感器网络的形式多样的通讯协议都是对技术工艺的巨大挑战。传感器的非均质特性和其操作条件的多样化也对技术工艺提出了巨大的挑战。目前在全世界有超过3000家传感器制造商正在运作，Intechno咨询公司估计它们在2008年的总销售额将会超过500亿美金。 数字传感器不仅能够感知所测量的物理参数，诸如位置、温度、照度、压力、电压或电流等；它们还能处理接收到的信号并将其发送到网络中去。因此一个传感器节点除了传感器本身，还包括信号获取、处理、通讯及能耗管理等等的一整套电路系统。 现在系统设计所包含的传感器和处理器越来越多

18、。随着传感器和处理器价格的不断降低，取代机械控制结构的阈值也在不断变化。在系统中选择正确的传感器组合和处理算法可以显著地降低原材料及能耗的费用并提高系统的总体性能。目前，不断提高操作的简化程度和延长能源的使用寿命变得越来越重要，尤其是如今越来越多的传感器网络动辄就配置1000或更多的传感器节点。 传感器越来越多地被应用到许多领域，包括军事、汽车、工业、医药、家居的安全与警戒、环境监测等等，甚至被应用到消费领域。在大型家用电器尤其是洗衣机和冰箱中，集成传感器的使用显著增长。 传感器技术在现代汽车的重大改进中起到了主要作用。抗磁性（拒磁）传感器（Magnetoresistive?sensors）在

19、汽车中用于决定机械系统的角度、速度或位置，汽车的防滑系统以及发动机和变速箱的控制需要这些数据。在汽车中还有其它各种各样的传感器，像雷达、红外线、视频、惯性和超声传感器等等，它们的设计是以防锁煞车系统（antilockbraking）、可遥控自动驾驶仪、电压稳压控制器（electronic-stabilitycontrol）、换道并线及盲点探测系统、牵引控制、防撞系统以及气囊调节等等为目标的。汽车发动机管理系统是一个富含传感器的系统。除了监控司机与踏板之间的接触状况，此系统还测量许多变量，诸如系统中的空气、燃料和尾气的温度、压力以及化学成分等，并综合所有这些信息，以便优化发动机的输出功率、燃料效

20、率、排放性能、传动经验甚至是适应不同的燃料类型。 数字传感器的新兴标准 如今传感器网络使用多种技术来为不同的工业服务。用于传感器网络的各种专属协议的数量激增。这就需要在传感器网络中引入综合翻译途径，它是一个复杂而又昂贵的体系。因此人们需要更大程度的标准化。 工程任务组（TheInternetEngineeringTaskForceIETF）正在为以蓝牙、Wi-Fi和802.15.4网等为基础的无线传感器网络开列一个标准，以便能将传感器节点连接到更宽广的互联网络上。IETF的目标是在传感器之间建立一种通讯方式，这种通讯方式不需要专属的翻译途径。这项协议将在2009年六月制定出台。IEEEP145

21、1.4标准极大地简化了传感器的布线以及更换故障传感器的问题。它同时也免除了传感器在设置和校准方面的人工干预，这种干预即费时又易出错。这样传感器就成了即插即用的装置。在国家仪器网站（NationalInstrumentswebsite）中有一个有效TEDS的数据库，它包括了可以在IEEEP1451网络中使用的各种老式的或没有EEPROM的传感器的专门资料。IEEE1451.5标准仍在审核阶段，它规定的是将TEDS连接到无线网络中的必要条件，如与802.11、蓝牙或ZigBee等的连接。最近又提出了IEEE1451.6标准议案，它定义TEDS和CAN总线的接口。 无线数字传感器新应用 几十亿的有线

22、传感器被广泛地用于电子系统中，从简单的热电偶到更复杂的专用系统。它们被用于测量和监控物理参数。许多工程师正在考虑改用无线传感器，因为它们具有一些显著的优点，价格低廉、适应性好，即使在不良环境中也易于安装和使用。根据市场分析机构CahnersInstat的估计，到2010年，将有超过1600亿个无线传感器网络节点被卖出。 传感器的无线网络将在一定区域内分布的各种传感器连接在一起并结合智能电路进行信号处理和数据传输。其可能的应用领域包括军事、环境及道路交通的监控、安全与警戒、家庭与工业自动化、医疗卫生系统和汽车。在工业环境中，建立一个传感器网络的费用有80%花在布线上，而且建立这样一个网络有时是不

23、现实甚至是不可能的。在汽车方面，传感器的一个重要应用是用于遥控开锁系统（RKERemoteKeylessEntrySystems），以无线代替了CAN总线，这样做大大节省了成本及空间，去除了昂贵而粗大的电缆。根据CahnersInstat最近的预测，到2010年将有超过1600亿个传感器网络节点被卖出；而且建立包含一万至十万个传感器节点的网络也是非常可能的事。这样，可测量性成为了一个非常关键的因素。此外，传感器必须可以现场编程和自行设置；网络必须能够在有一个或多个故障传感器存在的情况下正常运行。另一个关键参数是能耗，因为无线传感器也可能被设置在偏远地区。在无线传感器网络方面，一个非常有前途的无

24、线技术是ZigBee，它是按照IEEE802.15.4标准研发的，能确保低能耗和低成本。ZigBee联盟的发起公司有深圳的华威科技、Ember、Freescale、Philips、STMicroelectronics、TexasInstruments、Samsung和Siemens。WestTechnology，一个定向于无线电技术市场调查的公司预测，利用ZigBee技术制作的符合IEEE802.15.4标准的传感器芯片组的销售量将从今年的三千一百万组上升至2012年的三亿一千二百万组，其增长为稍高于100%的复合比。其它应用于无线传感器网络的无线技术还有由CypressSemiconduct

25、or推出的无线USB；以及z-Wave，一种由Zensys公司研发的技术，有超过160家公司组成了一个z-Wave联盟来共同推广这一技术。 应用于住宅方面的传感器在全球具有60亿个节点的潜在市场，用于以无线传感器为基础的监控系统，它是无线传感器用途的一个重要体现。到2012年，用于智能住宅（smarthouse）的无线传感器网络将会有价值二十八亿美金的全球市场；相比较而言，其在2007年的市场只有四亿七千万美金。传感器最被看好的用途有照明控制、节能系统、保安模块、娱乐系统和远程就医（telemedicine）。无线传感器比有线传感器更易安装并且免除了昂贵而粗大的电缆。这种优势在工业领域尤为重要

26、，电缆在其传感器网络安装费用中占80%。无线传感器在恶劣环境中使用具有优势，在这些环境中传感器要经得起震动、高温和电子噪声甚至是爆炸性气体。在如此恶劣的环境中安装有线传感器是不现实、昂贵甚或是不可能的。过去阻碍无线传感器在工业领域中使用的原因是保安问题以及工厂中不同无线电网络之间可能存在的干扰问题。无线传感器在其它领域中的应用经验可以作为参照来解决其在工业环境中应用所遇到的这些问题。例如，解码技术被用来保护无线传感器网络拒绝非法访问。 无线传感器应用的另一个强势领域是由汽车气体力学中的轮胎压力传感器产生的。根据2001年颁发的一项法律，美国强制性要求每一种新款汽车都必须配备这种轮胎压力传感器。

27、TheYoleDveloppement，一家法国市场分析公司预计，到2012年这种传感器的市场将达到1830亿美金，相对于2007年的一亿六千八百万美金，由于价格不断下跌的缘故其复合增长率仅为2%。从销售量的角度分析，德国的WichtTechnologie公司预计，在市场上此类无线传感器节点的数量将会由2011年的十万组增加到2015年的超过六千万组。如果类似美国的轮胎压力传感器法也在欧洲和亚洲通过的话，到2012年其市场可能会超过三亿美金。微型机电传感器正在占领阵地 我们每天都在不知不觉中与微型机电传感器（MEMSmicromechanicalsensor）打交道：压力、临近与运动传感器（p

28、roximityandmovementsensor）、陀螺仪、加速计、麦克风和压电装置等等。现如今，MEMS技术在以下四个领域取得了商业性的成功：用于气囊控制的加速计；用于监测汽车耗油量的压力传感器；喷墨打印机头和用于投影显示的反射镜。根据iSuppli的预测，微型机电传感器的全球市场将会由2006年的61亿美金增长到2012年的88亿美金。到2012年为止，MEMS仪器的单位出货量的年复合增长率预计为6.4%，其同期年销售额的复合增长率预计为5.5%。虽然产品总需求量的增长相对缓慢，但某些单项产品的市场却成长得非常迅速；例如，iSuppli预言手机的平均复合增长率将为22.9，到2012年，

29、仅此一项产品的市场将达到九亿二千五百万美金。事实上MEMS传感器正在越来越多地被用于消费电子产品。MEMS肯定会被大量地应用于消费电子产品中，最大的MEMS制造商们都把赌注押在了这块市场上。STMicroelectronics公司MEMS事业部门的总监BenedettoVigna认为，MEMS技术的用户化将为此项技术开辟新的领域，它也将会受到无线传感器网络主体配置的影响。MEMS传感器也可以被整合到游戏控制器中，使它们能够在便携式终端上跟踪操纵者手部的运动，并以此来调节显示屏上的画面变化或进行目录浏览。 在汽车领域，MEMS用于麦克风、加速计和MEMS陀螺仪，如导航仪、信息娱乐设备和驾驶员记录

30、仪等。这后几种应用被嵌入CMOS（互补金属氧化物半导体）照相机，它们可以登记在事故发生前几秒钟内所发生的事件。STMicroelectronics为日本和韩国的一些客户研发了类似的解决方案。 市场研究公司YoleDveloppement认为，在汽车市场中，陀螺仪、加速计和压力传感器是最重要的MEMS应用项目。例如许多国家立法要求在汽车的气囊和座椅中安装压力传感器。到2011年为止，MEMS在运输领域的市场预计将以12.5%的速率增长，销售额将达到十三亿五千万美金。 在汽车用MEMS的经销商中Bosch是第一名，其2007年的销售额为四亿三千万美金，其次是STMicroelectronics（三

31、亿二千万美金），FreescaleSemiconductor（二亿三千五百万美金），AnalogDevices（二亿一千万美金），Denso（一亿七千六百万美金），Infineon（由其分公司Sensonor带来的一亿三千万美金的年收入），Delphi（一亿一千六百万美金）和ContinentalAG（五千六百万美金）。 其它被认为很具有前途的应用是防盗系统和LBS（LocationBasedServices定位服务）系统。其中包括定向广告信息（以地区为基础的广告业）以及无线多人游戏，这种游戏可以把游戏参加者的地理位置考虑在内。MEMS也是将GPS功能整合入手机的一个关键装置。GPS定位需要在

32、高电流（约为50mM）下进行；这种特性使其非常难于整合入像手机一类的便携式终端，因为在此类终端中一般都采用能耗优化来延长电池的使用寿命。与之相反的是MEMS陀螺仪和磁力传感器所需的电流比GPS低两个数量级。一旦用户的位置被确定下来，MEMS传感器就可以代替GPS，因此可以在移动网络中定期地短暂使用GPS来修正用户的位置，以便纠正MEMS传感器可能引起的误差。 在家居自动化中，MEMS传感器可用于降低洗衣机等的水电消耗量。像自动吸尘器和自动割草机等小型家用电器会以适当的数量打入市场，因为它们的能耗效率不是很高。MEMS传感器另一些引人注目的应用是在医疗领域，例如用于监控患者的各种重要生理指标，或

33、用于对老年人进行远程就医等。 生行测定传感器在保安方面的应用 一些公司正在着手把生物测定传感器纳入其现有的保安基础设施中。用于访问授权控制（accesscontrol）的硬件与软件销售额高达四十亿美金。国际生物测定集团（InternationalBiometricGroup）预计到2009年，仅生物测定访问授权控制系统一项将会占据整个生物测定系统市场的30%；到2010年，销售额将达到五十七亿美金。含有多种生物测定传感技术的综合生物测定系统将占总市场的5%。 生物测定传感器和读出器通常被整合到大宗电子产品中，诸如个人电脑、笔记本电脑、DVD、手机、USB存储器以及硬盘等，用来防止在此类物品被盗

34、或丢失后其中的文件被非法用户读取。其它重要的应用有公共行政管理、移动交易（如电子商务或邮递商务）以及机场和在医院中控制患者的病历等。虽然目前生物测定传感器的单位价格已经低于五美元，但是为了进一步降低它们的价格，奥地利的Nanoident公司研制出了由聚合物半导体制成的光学传感器，它的价格比其同类的硅半导体传感器要低廉得多。使用这种传感器能制出柔软易曲的指纹扫描器并能将其嵌入到智能卡中。每个传感器带有256个5050的像素，所产生图像的分辨率为250dpi。 图像传感器：用CCD还是CMOS？ 对保安问题日益增加的关注导致了人们在监视系统上的投资越来越多。事实上视频监视领域正在不断地扩大。根据市

35、场分析机构RNCOS的预测，人们对视频监视系统的需求量将从目前的10%增加到2009年的36%；在今后的五年里，其总销售额将从目前的七十亿美金增至一百三十亿美金。监视产业正在经历一场重大变革。据估计超过90%的监视录像机是模拟型的。模拟监视系统通过同轴电缆将CCTV（Closed-circuittelevision-闭路电视）摄像机连接到中央磁带录像机或硬盘上。如今模拟录像正逐步地被数字化、压缩并按照Internet协议做成数据包送到Internet的服务器上。最新一代智能摄像机可以对捕捉到的图像进行高等分析。监视录像可以在数字摄像机上直接被编译成H.264码并以较低的位速率在Ethernet

36、上传送。 据ICInsights估计，2008年图像传感器的市场总销售额将会达到七十六亿美金，比2007年多10%。CMOS图像传感器的销售额于2007年降低了12%之后，在2008年预计会上升19%，达到四十四亿美金；同时CCD（电荷耦合装置）的销售额在2008年会达到三十二亿美金，下降1%，相比之下，其2007年的销售额与以往持平。OmniVision在2007年成为CMOS图像传感器的最大供应商，其次是MicronTechnology、STMicroelectronics、Toshiba和Sony。 多亏有了Sharp公司的微型精加工技术（micro-finishingtechnolog

37、y），这项技术起源于高分辨率小型数码相机，使入射光的采集率和光电转化率得到了非常大的提高，敏感度比以前的类型高1.6倍。因为它们的这些优良性能，新的CCD传感器很适合用于保安摄像机系统，即使在夜间光线很差的情况下它们也能摄出清晰的图像。RJ2311CA0PB传感器产生的NTSC信号的分辨率为270,000像素；而RJ2321CA0PB产生的PAL信号的分辨率为320,000像素电容式传感器测控技术发展的必然趋势教程来源：一大把网站作者：未知点击：81更新时间：2009-1-4 10:24:47 传感器作为太阳能热水器电子控制系统中的感觉器官，承载系统的信息源，采集来自储水箱里的水温、水量等信息

38、，在太阳能热水器的多功化和智能化方面具有举足轻重的地位。 传感器作为太阳能热水器电子控制系统中的感觉器官，承载系统的信息源，采集来自储水箱里的水温、水量等信息，在太阳能热水器的多功化和智能化方面具有举足轻重的地位。 然而，传感技术在太阳能热水器的应用中由于受到恶劣使用环境的影响，一直很难保证长期可靠地运行，一批批专业人士虽然制作了多种形式的传感器，但是都没能从根本上解决品质问题，直到现在就连一年以上的使用寿命都还很难保障；传感技术和智能控制技术的落后，已成为影响行业发展的最大瓶颈。对此我们认为，只有找准问题的症结所在，科学分析，逐一梳理，做到有的放矢，选择合适的传感技术，才能达到事半功倍的效果

39、，制造出符合设计要求的理想产品。 一、目前使用的电极式传感器有三大致命缺陷 由于太阳能热水器是民用产品，考虑到电子控制系统的制造成本，制作简单、价格低廉的电极式传感器一直被生产厂家所普遍采用，但由于它的工作原理和采集方法都是传感技术中最原始、最落后的部分，存在着以下三大致命的、无法克服的缺陷： 电极式传感器是直接利用水的电阻检测水位，这种传感器一般以不锈金属，或导电硅橡胶作为导电体，其封装工艺的优劣直接关系到产品的质量。因为，太阳热水器储水箱内的环境特征是高温（空晒达180以上）、高压（沸腾时超过一个在这样的环境中标准大气压）、高潮态（湿度达到饱和），若封装工艺不过关，其绝缘防护体有可能在短时

40、间内就造成胀裂渗水，导致内部电路短路、检测功能失效。因此，只有在封装技术与工艺上有根本性的突破，才有提高产品质量的基础。 假定封装工艺解决了，还有水垢的问题。由于水中的无机盐或矿物质在60度以上的高温状态下会形成水垢，特别在电极的作用下会加快水垢的形成，在电极表面形成绝缘带造成采集信号失真。为了解决这类问题一些厂家推出了胶棒式传感器，利用胶类表面的活性即伸缩性延缓了水垢的形成，这无疑是一个进步，但在水沸腾时接口处在高压气流作用下振动频率极高，极易造成硅胶体和导电橡胶体粘合连结部位的损伤或开裂，另外，储水箱内的高低温转换也会使硅胶体产生热胀冷缩现象，也很容易造成传感器的变型，弯曲或开裂。 为了解

41、决上述二个技术难题，采用这类传感器的控制仪生产厂家已探索了十多年，至今也还未能找到真正行之有效的解决方法，像什么“实芯”、“胶棒”、“锤子式”等等，都曾经声称已解决了传感器的使用寿命问题，但投放市场不到一年，都纷纷证明这些只不过是厂家的概念炒作、或者是一种美好的意愿罢了！退一步说，假定上述问题已经能够解决，还有水电阻的一致性问题，水的成份为H2O，是氢氧化合物，水本身是绝缘的。传感器信号的采集主要是利用溶解于水中的无机盐或矿物质，不同区域不同流域水的电阻值变化较大，为了解决这个问题需在控制器上增加一个微调开关，往往为了得到一个真实的信号，需反复调试，无疑给安装工作增添了麻烦。若水质中的导电质的

42、含量极少，还有可能调试无效。综上所述，这种电极式传感器具有许多先天性的致命缺陷，是无法运用现有的技术予以解决的！ 二、采用电容传感是解决传感器技术难题的必由之路 电容传感技术投入应用已长达一个世纪，它具有结构简单、动态响应快、易实现非接触测量等突出的优点，特别适用于酸类，碱类，氯化物，有机溶剂，液态CO2，氨水，PVC粉料，灰料，油水界面等液体位测量。目前在冶金、石油、化工、煤炭、水泥、粮食等行业中应用广泛。 电容式水位传感器是依据电容原理而制作，以耐高温耐腐蚀的聚四氟乙烯绝缘导线作为感应体，水作为电容的介质淹没感应导线越高，产生的电容量就越大，且能随着水位升降呈线性变化，控制系统通过检测电容

43、量的大小变化来计取太阳能热水器储水箱里的水位，具有结构合理、动态范围大、分辨率高（水位显示可分成100档甚至是1000档），无密封防水要求、不受水质水垢影响、无使用寿命周期等优点。 但是，电容式传感器在太阳能热水器的实际应用中，由于太阳能热水器储水箱的内胆直径通常只有3036公分，可获取的电容变化量往往仅有几十个或100来个皮法的大小，属于微弱电容的检测，若想有较高的显控精度，其测量值的准确性与稳定性显得优为重要。然而，电容式传感器恰恰在这方面存在严重缺陷：它的工作原理是需要根据被测量程对零水位点和满水位点的电容量进行预先设定，但在使用过程中随着温度、湿度、以及元器件的性能等因素的变化会产生寄

44、生电容，而且是随机性的,其寄生电容甚至可以超过被测电容的变化量；当发生此种现象后，尽管被测电容的变化量与水位变化的对应关系不会改变，可是由于预定的测量常数与实际电容量已不一致，控制系统所计取的水位与实际水位会有很大的误差，从而频频发生误控或失控事故，导致电容式传感器在太阳能热水器上没有实际使用价值，这也是电容式传感器迟迟未能大批量上市的主要原因。 随着微处理器技术的不断进步，电容式传感器技术正在向智能化方向发展，所谓智能化就是将传感器获取信息的功能与专用的微处理器的信息分析、处理等功能紧密结合在一起。由于微处理器具有计算与逻辑判断功能，故可以方便地对传感器所采集的数据进行存储记忆、比较分析、并

45、能够对实际水位的电容量变化进行实时监控、自动校正；从而有效地解决了以往受寄生电容影响、导致电容式传感器准确性、稳定性、及可靠性差的技术难题，使电容式传感器所具有的分辨率高、调控能力强、不受水质水垢影响、无使用寿命周期等优点能在太阳能热水器的应用上得到充分体现，并可因此而赋予控制系统强大的功能，确保太阳能热水器在水量控制、水温显示、上水、辅助电加热等方面无限接近理想的智能模式，真正开启太阳能热水器家电化时代。 勿容置疑的是，就像通讯行业中的数字式手机淘汰先前的模拟手机一样，电容式传感器的出现是传感器技术的一次重大突破和革命，也是今后太阳能热水器测控技术发展的必然趋势传感器的技术参数（1）额定载荷

46、：传感器的额定载荷是指在设计此传感器时，在规定技术指标范围内能够测量的最大轴向负荷。但实际使用时，一般只用额定量程的2/31/3。（2）允许使用负荷（或称安全过载）：传感器允许施加的最大轴向负荷。允许在一定范围内超负荷工作。一般为120%150%。（3）极限负荷（或称极限过载）：传感器能承受的不使其丧失工作能力的最大轴向负荷。意即当工作超过此值时，传感器将会受到损坏。（4）灵敏度： 输出增量与所加的负荷增量之比。通常每输入1V电压时额定输出的mV。本公司产品与其它公司产品配套时，其灵敏系数必须一致。（5）非线性： 这是表征此传感器输出的电压信号与负荷之间对应关系的精确程度的参数。 （6）重复性

47、： 重复性表征传感器在同一负荷在同样条件下反复施加时，其输出值是否能重复一致，这项特性更重要，更能反映传感器的品质。国标对重复性的误差的表述：重复性误差可与非线性同时测定。传感器的重复性误差（R）按下式计算：R=R/n100%。R - 同一试验点上3次测量的实际输出信号值之间的最大差值（mv）。 （7）滞后： 滞后的通俗意思是：逐级施加负荷再依次卸下负荷时，对应每一级负荷，理想情况下应有一样的读数，但事实上下一致，这不一致的程度用滞后误差这一指标来表示。国标中是这样来计算滞后误差的：传感器的滞后误差（H）按下式计算：H=H/n100%。H -同一试验点上3次行程实际输出信号值的算术平均与3次上

48、行程实际输出信号值的算术平均之间的最大差值（mv）。 （8）蠕变和蠕变恢复：要求从两个方面检验传感器的蠕变误差：其一是蠕变：在5-10秒时间无冲击地加上额定负荷，在加荷后510秒读数，然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。传感器蠕变（CP）按下式计算：CP=2 - 3/n100%。其二是蠕变恢复：尽快去掉额定负荷（在510秒时间内），卸荷后在510秒内立即读数，然后在30分钟内按一定的时间间隔依次记下输出值。传感器的蠕变恢复（CR）按下式计算：CR=5 - 6 /n100%。（9）允许使用温度：规定了此传感器能适用的场合。例常温传感器一般标注为：-20 - +70。高温传感器标注为：-40 - 250。（10）温度补偿范围：说明此传感器在生产时已在这样的温度范围内进行了补偿。例常温传感器一般标注为-10 - +55。 （11）零点温度影